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无线路由器的MU-MIMO 2*2 4*4到底是什么意思?

2024年04月17日 电脑网络 暂无评论 阅读 40 次

我们在线上线下选择家用路由器的时候,会在参数里反复看到MU-MIMO这个名词,不少朋友一定一头雾水。
MU-MIMO多赛道技术

下面我们就详细来讲解下MIMO:
早在802.11n的时候MIMO技术就已经被引入了,因此MIMO并没有什么高大上之处。

MIMO其实就是多天线传输技术,最早的802.11n(也就是2.4g wifi)的传输速度是150Mbps,不过这只是单收单发天线的速度,如果能够同时多天线收发的话速率就可以成倍的增长。这也就是上文所提到的2.4G 450M速率的由来,它是由3根成组的收发天线构成的多天线传输技术,即3*3MIMO,因此传输速度就成为了150M*3=450M。

上面说的MIMO也可以叫SU-MIMO(即单用户MIMO),虽然支持多天线传输,但在同一时间内只能与一个终端通信。还记的我们刚说过的接收端瓶颈吗?例如:你的路由器支持4*4的MIMO,但是你的2个手机A1和A2只支持2*2MIMO,当A1和A2同时通信的时候,路由器只能给其中A1手机收发信号,虽然没有沾满4*4MIMO的空间流,但于余的空间流也无法给A2使用,这样就造成了浪费。

SU-MIMO就像这样要一个一个通行
SU-MIMO就像这样,要一个一个通行(图片引用自李健明 锐捷网络)

MU-MIMO就是为了解决上述问题而存在的,MU-MIMO即多用户MIMO,它是在SU-MIMO的基础上,增加多终端同步传输的机制,从而提高路由器理论带宽的利用率。MU-MIMO允许多设备同时传输数据,还是上文的例子,在MU-MIMO条件下A1和A2手机可以同时与路由器传输数据了,完全利用上路由器4*4的空间流。
MU-MIMO就好比多车道大家终于不用排队通行了
MU-MIMO就好比多车道,大家终于不用排队通行了(图片引用自李健明 锐捷网络)

MU-MIMO一定要强调“兼容设备”,和上面反复提及的接收端瓶颈一样,MU-MIMO也遇到了同样的问题。接收设备端不支持就软用没有。更重要的是,接入的所有终端都兼容MU-MIMO的情况下,MU-MIMO机制才会生效!这才是巨坑!这才是巨坑!这才是巨坑!
结论:MIMO是一个好东西,无线速率的提升都靠的是它!MU-MIMO也是个巨NB的好东西,不过呢,受限制的条件太苛刻,接收端瓶颈会导致MU-MIMO直接残废。

所以,划重点:在wifi5的标准下没有必要一味追求MU-MIMO(wifi6除外)
WIFI的频率和速度

4*4 MU-MIMO和 2*2 MU-MIMO 有什么区别,哪个更好呢?
一般中低端入门手机和IoT设备只有1根收发天线,主流旗舰手机会有2根天线,而Macbook Pro等旗舰笔记本会有3根天线,天线的数量,也决定了设备这一端的最大网络吞吐量。
到了路由器这一端,如果一个路由器有2根天线支持5G Wi-Fi,那么我们一般就说它支持2*2 MIMO,以此类推,3根天线就是3*3 MIMO,4根天线就是4*4 MIMO……目前的技术最多可达8*8 MIMO。
MIMO数量越多,网络吞吐量越大。你可以把MIMO看作是车道,n*n MIMO可以简单地理解为n条车道,n条车道上的载货量(吞吐量)即为单条车道载货量的n倍。比如Wi-Fi 6 在80MHz频段 的单条车道(天线)速率大约是 600Mbps。那么2*2就是约1200Mbps,3*3是约1800Mbps……
不过事实上,Wi-Fi速度取决于路由器和终端设备(手机,笔记本,IoT设备等)中最低的一方。假如路由器只有2根5GHz天线,而设备是3天线的,那么最多只能支持到2*2 MIMO。如果路由器有4根5GHz天线,那么无论是2天线或者3天线的设备都能支持到理论最大值。

通过实际应用场景举例的话就是:
MU-MIMO技术

a. 一台支持5GHz 2*2的Wi-Fi 5路由器和一台支持5GHz 1*1的Wi-Fi 5手机通信,那么它可以达到的最大速率近似为433Mbps
b. 一台支持5GHz 4*4的Wi-Fi 6路由器和一台支持5GHz 2*2的Wi-Fi 6手机通信,那么它可以达到的最大速率近似为2*600Mbps=1200Mbps
c. 一台支持5GHz 4*4的Wi-Fi 6路由器和一台支持5GHz 3*3的Wi-Fi 5电脑通信,那么它可以达到的最大速率近似为3*433Mbps=1300Mbps
d. 一台支持5GHz 4*4的Wi-Fi 5路由器和一台支持5GHz 2*2的Wi-Fi 6手机通信,那么它可以达到的最大速率近似为2*433Mbps=867Mbps
当然,这是局域网内的理论值,如果连接外网,会受到网络带宽和网线种类的影响。但不难发现,在同等配置下,4*4的路由器更为实用,Wi-Fi6相比Wi-Fi5能支持的最大速率也更高!
说完了MIMO,再来说说什么是MU-MIMO。多个设备在使用路由器网络时,其实不是同时接入的,而是排队等候。MU-MIMO就让队伍从一条变成了多条,让多个设备可以无需等待、同时接入。
MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output)的原理,是通过利用合理调配天线,通过天线发出波形相位叠加,实现为多个终端设备同时提供服务。MU-MIMO技术可以在多设备接入情况下,显著增加吞吐量,减少网络拥堵和延迟。此外,4*4信号覆盖范围相比2*2 也提升约30% 。

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